高速切削在模具数控加工中的技术应用分析

王东杰

(奉化区工贸旅游学校，浙江 宁波 315500)

一、高速切削技术的理论概述

高速切削主要是利用硬质材料（刀、磨具）等，在确保加工质量与精度的同时，快速完成材料的切除工作，其核心理念就是高速，但是在多样化的加工工件中，为了有效提高加工速度，所采用的加工方法具有多样性，所以当前对高速切削的定义有很多，其所使用的范围以及工程也不同。现阶段在定义高速切削时，在速度方面，将其规定为高速切削主要是指速度为常规切削的5-10 倍，在加工阶段，切削线速度范围在500、7000m，而在主轴速度方面，认为每分钟的转速在8000 转以上则被视为高速加工，在设备使用方面，将具有强度高、韧性高、耐磨性好的刀具视为高速切削。

一般而言，高速切削具有以下优势，一是可以节省约30%的时间，相较于传统切削，高速切削的进给速度是其5-10 倍，且切削的过程中施力较小，应用于模具数控加工中，可以将机动时间、辅助时间降到最低。二是高速切削技术可以避免工件变形，这是由于在工件生产的过程中，切削热没有时间向工件中传递，出现热变形的情况。三是高速切削可以减少加工中所需的能源消耗以及资源，这是由于在单位功率内，金属切除率可以达到最高，这就导致能源与设备的利用率显著提高，减少总资源的消耗量。四是高速切削具有较高的材料去除率，由于切削速度快，所以在单位时间内，且材料切除率是原来的三倍以上，在汽车行业、模具制造行业中尤为适用，在一次装夹流程中完成的加工工序有很多，如粗加工、半精加工、精加工，即使型面较为复杂，在加工的过程中也可以满足零件表面所需的质量，将手工修理、电加工等工序降到最低。四是高速切削在模具数控加工的过程中具有较高的精度，可以有效改变传统原有频率的工艺系统，确保模具可以平稳加工，并且由于工件的热变形较少，所以可以有效确保加工表面的精度与质量[2]。

虽然高速切削具有较高的应用优势，但是其也存在一定的弊端，首先高速切削的设计具有较高制造成本，需要进行高额的投资，一些中小企业不具有充足的资金引进该技术。其次，高速切削由于转速较高，所以在工作的过程中，需要做好安全防护措施，在高速运转小，即使是小切削也会具有较大的冲击力，一旦飞到人体上，就会威胁人们的生命安全。再次，高速切削的刀具极易磨损，刀具使用时间较短，其后续维护维修成本较高。最后，高速切削中缺乏编程以及操作技术人才，需要在培训结束后进行上岗工作。

二、高速切削在模具数控加工中的技术应用要求

（一）模具机床要求

相较于传统切削的模具数控加工方法，高速切削对机床具有较高的要求，据调查，模具数控机床中超过80%的资金都用于购买模具机床，一般而言，高速切削对模具机床的要求体现如下。首先，在主轴方面要求机床具有较高的转速，主轴转速直接决定高速切削是否可以正常运转，确保刀具在切削过程中，不会与加工工件产生摩擦，进一步提高切削的性能。其次，对机床刚度具有一定要求，模具材料制作环节的强度、硬度高，而高速切削中刀具直径有限，具有较长的伸长性能，所以在工作的过程中，经常会出现震颤的情况，这时为了确保模具的精度，应确保机床刚度极好。最后，机床中的高速控制系统应具有良好的性能，不断优化具体算法、前馈控制程序，确保高速切削加工的应用效率[2]。

（二）切削工具要求

高速切削技术中切削工具应具有耐久性、安全性，依据加工对象来进行刀具材料、刀具刀尖形状、刀具刀尖的结构予以选择，并且要对刀具强度、刀具结构进行固定，当前在可以将细晶粒硬质合金、硬质合金土层、金属陶瓷、聚晶金刚石、立方氧化硼作为主要的刀具材料，确保其具有一定的抗磨损性能，延长刀具的使用时间，确保切削安全。

（三）掌握切削数控编程策略

在数控编程中需要注意的内容有很多，一是要将斜式、圆弧形的下刀应用在模具加工、模具过度环节，避免与工件材料直接接触，尤其是在端点处，要以圆弧形式完成连接，禁止采用直线连接的方式，确保切削层之间可以顺利过渡。二是在设置切削参数时，要确保其平稳性，控制切削厚度、进给量。三是要利用数控编程分析模具刀具的可靠性，考虑刀具的使用条件以及切削能力，并且需要开展模块化设计，数控系统的性能优越，作为一种编程语言，可以通过单元组合控制模块，这时就需要利用独立模块的功能，考虑数控机床的生产性能，并利用数学计算公式，将现存的模块化问题解决。

结束语：综上所述，高速切削在模具数控加工中的应用价值显著，因此相关部门需要掌握高速切削技术的应用优势，并从模具机床、切削工具、掌握切削数控编程策略等方面满足其模具数控加工中的应用，为模具加工企业的可持续发展奠定良好的基础。